Question

19．在一真空固定体积的密闭容器中，充入10mol N₂和30mol H₂混合后发生反应：N₂+3H₂?2NH₃．在一定温度下达到平衡，H₂的转化率为20%．若在同一容器中充入NH₃，欲使反应达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则起始时充入NH₃的物质的量和达到平衡时NH₃的转化率是（　　）

• A． 15mol  20%
• B． 20mol  20%
• C． 20mol  80%
• D． 40mol  80%

Answer 1

分析 固定体积的密闭容器，反应达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则极限转化为生成物时，生成物的物质的量相同，即起始时充入NH₃的物质的量为20mol，
          N₂+3H₂?2NH₃
开始   10     30     0
转化    2      6       4
平衡   8        24     4
平衡浓度分别为$\frac{8}{V}$、$\frac{24}{V}$、$\frac{4}{V}$，
K=$\frac{（\frac{4}{V}）^{2}}{\frac{8}{V}×（\frac{24}{V}）^{3}}$，
         2NH₃?N₂+3H₂
开始    20        0    0
转化     2x        x     3x
平衡   20-2x     x      3x
平衡浓度分别为$\frac{（20-2x）}{V}$、$\frac{x}{V}$、$\frac{3x}{V}$
K₁=$\frac{\frac{x}{V}×（\frac{3x}{V}）^{3}}{（\frac{20-2x}{V}）^{2}}$，
温度不变时，二者互为逆反应，平衡常数K互为倒数关系，以此计算．

解答 解：固定体积的密闭容器，反应达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则极限转化为生成物时，生成物的物质的量相同，即起始时充入NH₃的物质的量为20mol，
          N₂+3H₂?2NH₃
开始   10     30     0
转化    2      6       4
平衡   8        24     4
平衡浓度分别为$\frac{8}{V}$、$\frac{24}{V}$、$\frac{4}{V}$，
K=$\frac{（\frac{4}{V}）^{2}}{\frac{8}{V}×（\frac{24}{V}）^{3}}$，
         2NH₃?N₂+3H₂
开始    20        0    0
转化     2x        x     3x
平衡   20-2x     x      3x
平衡浓度分别为$\frac{（20-2x）}{V}$、$\frac{x}{V}$、$\frac{3x}{V}$
K₁=$\frac{\frac{x}{V}×（\frac{3x}{V}）^{3}}{（\frac{20-2x}{V}）^{2}}$，
温度不变时，二者互为逆反应，平衡常数K互为倒数关系，
则$\frac{（\frac{4}{V}）^{2}}{\frac{8}{V}×（\frac{24}{V}）^{3}}$×$\frac{\frac{x}{V}×（\frac{3x}{V}）^{3}}{（\frac{20-2x}{V}）^{2}}$=1，
解得x=8，
达到平衡时NH₃的转化率是$\frac{2×8mol}{20mol}$×100%=80%，
故选C．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握等效平衡判定、互为逆反应的K的关系为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意K的计算，题目难度不大．